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로봇을 활용한 STEAM기반 프로그래밍교육이 초등학생의 창의성 및 인성에 미치는 효과
The Effects of STEAM-based Programming Education with Robot on Creativity and Character of Elementary School Students 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.19 no.2, 2015년, pp.159 - 166  

채수풍 (서울교육대학교 컴퓨터교육과) ,  전석주 (서울교육대학교 컴퓨터교육과)

초록

STEAM이란 선진국에서 먼저 시작한 STEM에 예술을 융합시켜 창의적 사고를 증진하도록 의도된 다 학문적 교육 프로그램이다. STEAM은 다양한 학문들을 융합하고 연결하는 교육적인 활동들을 통해 학생들의 창의성을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 로봇을 활용하여 과학, 기술, 수학, 미술, 음악의 STEAM 교육요소를 융합하였고 다음에 보다 흥미 있고 효과적인 방법으로 학생들의 창의성과 인성(협동과 의사소통에 초점)을 키우는 STEAM 기반 프로그래밍교육 프로그램을 개발하였다. 개발된 교육프로그램을 활용하여 서울소재 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 수업을 진행하였다. 실험의 결과로 대부분의 학생들이 STEAM 기반 프로그래밍 교육과정에 참여한 후에 창의성과 인성부분에서 향상되는 결과를 보여주었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

STEAM is a multidisciplinary education program which intended to promote creative thinking by combining studies in the arts and STEM(Science, Technology, Engineer, Mathematics) fields. STEAM education can bring out creativities in students through educational activities of integrating and combining ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • STEAM 교육은 우리 일상생활에서 일어나는 문제를 융합적으로 통찰하고 문제를 해결하는 가운데 종합적 창의성을 기르는 데 그 목적이 있다. 따라서 STEAM 교육의 소재는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학이 자연스럽게 융합된 소재여야 하는데 로봇이 이러한 조건을 만족시키는 최적의 도구이다.
  • 선진국 교육현장에서 STEM이 강조되고 있는 것은 미래에 과학기술을 가진 인재는 점점 더 많이 필요한 데 반해, 과학기술에 대한 학생들의 흥미감소로 과학기술 전문 인력이 급격히 감소하고 있기 때문이다. 따라서 STEAM 교육은 근본적으로 재미있게 과학 기술을 융합하여 교육하고 학생들의 흥미 속에서 지식과 창의성을 키워나가는 데 목적을 가지고 있다.
  • 따라서 본 논문에서는 생활 주변에서 흥미와 도전의식을 불러일으킬 수 있는 다양한 문제를 토대로 과학, 실과, 수학, 미술, 음악의 지식을 융합하여 로봇을 이용한 STEAM 교육이 과학적 창의성과 의사 소통능력, 협동하는 태도 등의 인성에 미치는 영향에 대해 분석한다.
  • 본 논문에서는 2009 개정 교육과정[13]과 선행 연구를 분석하여 로봇을 활용한 STEAM기반 프로그래밍 교육에 필요한 학습 요소를 추출하고 초등학교 수준에 맞추어 창의성 중심과 인성 중심의 내용으로 정리한다. 또한, 학생들이 자발적으로 로봇을 만들 수 있는 교실 여건을 조성하기 위하여 필요한 아이로직 킷과 노트북, 과학상자를 교실에 비치하였으며, 학생 2명당 아이로직 킷과 과학상자를 각각 1세트씩 주어 수업을 하도록 한다.
  • 본 논문에서는 로봇을 활용하여 초등학교 교육과정에서 과학, 실과, 수학, 미술, 음악의 요소를 추출하고 융합하여, 학생들의 흥미 속에서 지식과 창의성을 키울 수 있도록 로봇을 활용한 STEAM기반 프로그래밍교육 프로그램의 개발에 대해 기술한다.
  • 본 논문에서는 서울 강북지역 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 하여 로봇을 활용한 STEAM기반 프로그래밍 교육이 초등학생의 창의성 및 인성에 미치는 효과를 알아보기 위하여, 연구반에서 2012년 3월과 12월에 창의․인성 검사지를 사용하여 사전 사후 검사를 실시하였다. 로봇을 활용한 STEAM기반 프로그래밍 교육이 창의적 인지 능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 김희수[10]의 과학 창의성 검사에서 제시된 7가지 창의성 요소 중에서 민감성, 유창성, 융통성, 독창성, 정교성의 5가지 요소를 선택하여 각각의 창의적 요소에 해당 하는 검사문항을 개발하였다.
  • 본 논문에서는 우리나라 초등교육과정에서 STEAM 교육과 연관된 교육과정을 분석하고 초등수준에 맞는 프로그래밍 학습요소를 추출하여 다양한 로봇 작품을 제작하는 과정에서 이루어지는 HW와 SW(알고리즘) 및 예술 등의 STEAM기반 프로그래밍 교육이 학생들의 창의성 및 인성에 얼마나 효과가 있는지에 대해 연구를 실시하였다.
  • 본 논문에서는 우리나라 초등교육과정에서 STEAM 교육의 목표를 달성할 수 있도록 STREAM 교육 요소를 분석하고 추출하였다. 추출된 STEAM교육요소에 기반 한 프로그래밍 교육을 실시하기 위해 초등수준에 맞는 프로그래밍 학습요소를 구성하였다.
  • 또한 다양한 로봇을 제작하며 창의적 구조물(Creative Physical Apparatus)을 만들어가는 과정을 통해 창의성과 예술적인 요소를 융합할 수 있도록 적용했다. 본 논문에서는 우리나라 초등교육과정에서 STEAM교육의 목표를 달성할 수 있도록 로봇을 활용한 STREAM기반 프로그래밍교육이 초등학생들의 창의성 및 인성에 얼마나 효과가 있는지를 알아보는 연구를 진행한다.
  • 본 논문에서는 초등학교 교과 단원에서 STEAM 교육 요소를 추출하고 STEAM기반 교육에 적합한 로봇을 활용하여 우리나라 초등학생들도 쉽게 로봇을 직접 제어할 수 있는 프로그램을 작성할 수 있도록 초등학생을 위한 STEAM기반 프로그래밍 교육방법을 제안한다. 우선, 우리나라 교육과정에서 STEAM 교육과 연관된 교육요소를 추출하기 위해 초등교육과정[13]에서 STEAM 교육요소와 연관된 초등학교 교과 단원을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 인성요소에 미치는 영향을 알아보기 위해 조난심[4]의 인성평가 척도 개발을 위한 기초 연구에서 제시된 학생용 인성평가 설문 문항을 수정하여 검사문항을 개발하였다. 검사지를 이용한 검사 점수는 각 0∼4점의 점수를 부여하여 총점수를 평균, 표준편차, t값과 유의도(p)를 알아보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
STEAM교육이란? STEAM교육은 체험을 통한 활용교육을 중시하는 교육으로 다양한 학문 간의 융합을 지향하며 체험을 통해 다양한 창의력을 유발할 수 있도록 하는 교육이다[15]. STEAM 교육은 우리 일상생활에서 일어나는 문제를 융합적으로 통찰하고 문제를 해결하는 가운데 종합적 창의성을 기르는 데 그 목적이 있다.
STEAM 교육의 목적은 무엇인가? STEAM교육은 체험을 통한 활용교육을 중시하는 교육으로 다양한 학문 간의 융합을 지향하며 체험을 통해 다양한 창의력을 유발할 수 있도록 하는 교육이다[15]. STEAM 교육은 우리 일상생활에서 일어나는 문제를 융합적으로 통찰하고 문제를 해결하는 가운데 종합적 창의성을 기르는 데 그 목적이 있다. 따라서 STEAM 교육의 소재는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학이 자연스럽게 융합된 소재여야 하는데 로봇이 이러한 조건을 만족시키는 최적의 도구이다.
협동학습은 어떤 태도를 갖게 되며, 어떻게 진행되는가? 협동학습이란 학습 능력이 각기 다른 학생들이 동일한 학습 목표를 향하여 소집단 내에서 함께 활동하는 수업 방법이다. 여기서 ‘전체는 개인을 위하여, 개인은 전체를 위하여’라는 태도를 갖게 되고, 집단 구성원들의 성공적 학습을 위하여 서로 격려하고 도움으로써 학습이 진행된다[3].
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참고문헌 (19)

  1. Back, Y. S. et al. (2012). A Study on the Action Plans for STEAM Education, Korean Foundation for the Advancement of Science & Creativity (KOFAC). Research Report 2012-12. 

  2. Beede, D. N. et al. (2011). Women in STEM: A Gender Gap to Innovation. Economics and Statistics Administration Issue, Brief No. 04-11. 

  3. Chae, J. H. et al. (2008). Effects of Robotic Programming Education on the Growth of Logical Thinking Abilities for Elementary Students. KAIE Journal, 24(2), 361-376. 

  4. Cho, N. S. (2004). Basic Research for development of Character Valuation Standard. KICE CRC 2004-4-14. 

  5. Chun, S. J. (2012). Development of Digital Arty Toy Kit for Creative Programming Education. Proceedings of KAIE Fall Conference, 1(2), 135-138. 

  6. Chun, S, J., & Ryoo, J. W. (2010). Development and application of a web-based programming learning system with LED display kits. Proceedings of the 41st ACM technical symposium on Computer science education, 310-314. 

  7. Jeil Science. http://www.jeilscience.co.kr 

  8. Jeong, M. S. (1994). The effects of cooperative learning on student achievement in social studies education. Seoul National University. Ph.D Thesis. 

  9. Kang, S. W. et al. (2003). Programming Education for the Gifted of Elementary School Students in Information Science (Approach Using Visual Basic). KAIE Journal, 78(3), 363-371. 

  10. Kim, H. (2002). A development of the test of creativity level for science field. Journal of Gifted/Talented Education, 12(4), 27-45. 

  11. Kim, S. Y. (2010). A Study on Changes in Logical Thinking Ability of Elementary Students Through Game-Based Robot Education, 14(1), 111-121. 

  12. Lee, Y. J. et al. (2007). A Study on the Educational Application of Intelligent Robots and Appropriate Functionalities of Educational Robots. KERIS, KR 2007-26. 

  13. Ministry of Education (2009). The primary and middle school curriculum. 

  14. National Science Foundation. http://www.nsf.gov 

  15. Robot in Future (2013). STEAM Education using Robots. July 31st, 2013. 

  16. Seo, J. H. (2012). Effects of STEAM Program Development and Application for the Lower Grades of Elementary School. Gyeong-in National University of Education. Master's Thesis. 

  17. Sinclair, J. et al. (2001). English Dictionary for Advanced Learners. HarperCollins Publishers. 

  18. Slavin, R. E. (1983). When does cooperative learning increase student achievement. Psychological Bulletin, 94(3), 429-445. 

  19. You, Y. N. (2003). A Study of improving creativity by using learning element structure charts in mathematics. The graduate school of Education Sunchon National University. Master's Thesis. 

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